CN106981927A - 用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，包括后台控制主机、末端采样单元和多套的智能中继电源装置；每套智能中继电源装置均通过网络连接到所述后台控制主机；末端采样单元用于与终端用电设备并联以实时采集送达终端用电设备处的实际终端电压，后台控制主机适于结合当前接收到的所述实际终端电压值信息按预设规则分别控制每套的智能中继电源装置在各自的安装处对输电线上电力进行升压补偿直至所述实际终端电压达到设定的目标电压值。本发明中的中心控制系统中的主控制系统自动检测线路末端电压，通过闭环控制的方式，调配各个智能中继电源装置协调工作，自动补偿平衡和提升末端电压，使末端电压基本保持在设定电压值附近。
Description
技术领域
本发明涉及低压电力输送技术领域，具体涉及一种用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统。
背景技术
现代社会已离不开电能，我们日常生活和生产场所通常使用的都是低压电（交流220V/380V），低压电的一大特点就是易损耗难远输。所以在《城市配电网规划设计规范》（GB50613-2010）第5.8.5条和《中国南方电网城市配电网技术导则》第7.1-f条中均规定低压（0.4kv以下）供电半径不宜超过400m。限制供电距离的目的，一方面是为了保证用电设备端电源质量，另一方面也是为了将线路损耗控制在合理的范围。但实际生活和生产场所用电设备远离电源点的情况却比比皆是，由于输电线路长，线路末端电压过低，造成电气设备损坏或不能正常工作的情况不属个例。
为了解决末端电压过低，减少线路损耗的问题，大部分用户或供电部门目前大都是采取加大输电线缆截面或增建中压（10KV或35KV）变配电所的供配电方案，但这样都会大幅增加投资！国家每年投资在电网改造、提高电网输送能力方面的资金多达数千亿元人民币，其中很大部分资金用在增建中压（10KV或35KV）变配电所、更换大截面输电线路项目上。
针对“长距离低压输电”问题，申请人提出了“中继电源”的构想。所谓“中继电源”通俗的说就是，在电能的输送过程中，给电能提供一个或多个作为“支点”的智能中继电源装置进行升压，使末端电源质量满足正常生产、生活要求，同时，减少低压电在输送过程中额外的电能损耗，节省用户的电费支出的同时，还能为我国节能环保事业做出一份贡献。关于该智能中继电源装置的专利与本发明专利申请同日提交。
但是，单一的智能中继电源装置实际的电压提升补偿范围不可能无限制大，提升补偿电压值过大，整机系统的功耗明显增大，据我们测算智能中继电源装置电力输送的距离大概在500米左右时，整套系统处于最佳状态，即达到节能效果，又完成满足基本的配电网规范。可是实际运用中配电距离大于500米的情况大量存在，如过江隧道，跨海大桥，公路隧道等，其输电距离甚至达到几公里到几十公里。这样单一的智能中继电源装置是很难满足此要求的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种保持低压电在大于500米的输送过程中基本稳定在额定电压水平的低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，包括后台控制主机、末端采样单元和多套的智能中继电源装置；
所述多套的智能中继电源装置以预设间距依次串接在输电线上，每套所述智能中继电源装置均通过网络连接到所述后台控制主机；
所述末端采样单元用于与终端用电设备并联以实时采集送达终端用电设备处的实际终端电压，所述末端采样单元还将采集到的实际终端电压值信息通过网络实时传送给后台控制主机；
所述后台控制主机适于结合当前接收到的所述实际终端电压值信息按预设规则分别控制每套的智能中继电源装置在各自的安装处对输电线上电力进行升压补偿直至所述实际终端电压达到设定的目标电压值。
进一步的，所述智能中继电源装置包括主控模块和提升补偿单元；
所述提升补偿单元串接到输电线上；
所述主控模块具有用于与所述后台控制主机进行连接的网络通信端口，所述主控模块适于在所述后台控制主机的调控下控制所述提升补偿单元对输电线上的电力进行调压补偿。
进一步的，所述提升补偿单元包括隔离补偿变压器、自耦型变压器、电力电子功率模组和隔离驱动电路。
所述隔离补偿变压器串接到输电线；
所述自耦型变压器用于产生不同种等级的电压；
电力电子功率模组用于控制电力电子功率器件的闭合和关断组合，使得电力电子功率模组输出当时需求的电压值；
隔离驱动电路用于将控制器输出的指令信号隔离放大，直接去驱动电力电子功率模组中的电力电子器件的开关。
进一步的，所述预设规则包括
所述后台控制主机根据当前接收到的实际终端电压值信息、目标电压值信息计算出压差信息；
根据所述压差信息结合当前系统参数计算出每套所述智能中继电源装置分别需要完成的调压指标，并将所述调压指标派分别发给每套所述智能中继电源装置；
所述当前系统参数包括系统中的智能中继电源装置的数量、每套智能中继电源装置的调压功率、输电线阻抗。
进一步的，每套所述智能中继电源装置和所述后台控制主机组成星形网络，所述星形网络的中心为所述后台控制主机。
本发明的有益效果是：
本发明中的中心控制系统中的后台控制主机能够根据自动检测的线路末端电压，通过闭环控制的方式，调配各个智能中继电源装置协调工作，自动补偿平衡和提升末端电压，使末端电压基本保持在设定电压值附近。一旦中心控制系统单个智能中继电源装置故障，则自动旁路，向中心控制系统的主控制系统发出故障信息，主控制系统获取该信息后从新调配余下各个智能中继电源装置协调工作，继续保持主供电线路通畅。
附图说明
下面结合附图对本发明的用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统作进一步说明。
图1是本发明中用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统的结构框图。
图2是单个智能中继电源装置的结构框图；
图3是末端电源采样单元的结构框图；
图4是提升补偿控制单元的结构框图。
具体实施方式
实施例
根据图1所示，本发明中的用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，包括后台控制主机、末端采样单元和多套的智能中继电源装置。
所述多套的智能中继电源装置以预设间距依次串接在输电线上，每套所述智能中继电源装置均通过网络连接到所述后台控制主机，网络为有线网络或无线网络均可。为优化调压效果，在本实施例中多套智能中继电源装置以不大于500米的间距设置。
所述末端采样单元用于与终端用电设备并联以实时采集送达终端用电设备处的实际终端电压，所述末端采样单元还将采集到的实际终端电压值信息通过网络实时传送给后台控制主机。具体如图3所示，末端电源采样单元一端并联到末端电网上即用电设备的输入端，通过运算放大及信号调理电路，连接到末端电源采样单元内部的CPU系统，内部的CPU系统对信号进行AD采样转换，将转换结果经过通信转换电路以光纤或电力载波或GPRS等形式传输到后台控制主机。
可以作为优选的是：如图2所示，所述智能中继电源装置包括主控模块和提升补偿单元。当然，智能中继电源装置可以不局限于此结构，只要具有智能控制硬件集成相关控制软件以及具有调压功能模块均可。
所述主控模块具有用于与所述后台控制主机进行连接的网络通信端口，所述主控模块适于在所述后台控制主机的调控下控制所述提升补偿单元对输电线上的电力进行调压补偿。
如图4所示，所述提升补偿单元包括隔离补偿变压器、自耦型变压器、电力电子功率模组和隔离驱动电路。
所述隔离补偿变压器串接到输电线，所述自耦型变压器用于产生不同种等级的电压，电力电子功率模组用于控制电力电子功率器件的闭合和关断组合，使得电力电子功率模组输出当时需求的电压值。隔离驱动电路用于将控制器输出的指令信号隔离放大，直接去驱动电力电子功率模组中的电力电子器件的开关。
所述后台控制主机适于结合当前接收到的所述实际终端电压值信息按预设规则分别控制每套的智能中继电源装置在各自的安装处对输电线上电力进行升压补偿直至所述实际终端电压达到设定的目标电压值。
具体的，可以作为优选的是，所述预设规则包括：
所述后台控制主机根据当前接收到的实际终端电压值信息、目标电压值信息计算出压差信息，此为现有技术，不再赘述。
根据所述压差信息结合当前系统参数计算出每套所述智能中继电源装置分别需要完成的调压指标。所述当前系统参数包括系统中的智能中继电源装置的数量、每套智能中继电源装置的调压功率、输电线阻抗，也可以包括值得考虑的其它影响调压效果的环境参数等。
将所述调压指标派分别发给每套所述智能中继电源装置。
总之，上述规则是以末端采样单元实时反馈回的实际终端电压值作为开始调压的依据并用来检查调压结果，如果仍不满足目标需要，则往复进行调压直至终端电压符合目标设定值。
可以作为优选的是：每套所述智能中继电源装置和所述后台控制主机组成星形网络，所述星形网络的中心为所述后台控制主机
如图2所示，智能中继电源装置还可以包括通讯单元，所述通讯单元与所述主控模块建立信号连接，所述通讯单元通过网络接到远程控制后台。主控模块发出的通信信号转换成RS485，光纤或GPRS等信号和远程监控中心或另一台中继电源相连。
智能中继电源装置还可以包括告警自动切换旁路单元，在所述提升补偿控制单元两端之间连接有一根短接电线，所述短接电线上设有一组开关装置。所述告警自动切换旁路单元适于在主控模块的控制下驱动所述一组开关装置的开闭。可以在智能中继电源装置内部调压系统故障或外部负载产生异常时，发出切换到旁路指令，并做成相应声光告警。
本发明的不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，其特征在于：包括后台控制主机、末端采样单元和多套的智能中继电源装置；
所述多套的智能中继电源装置以预设间距依次串接在输电线上，每套所述智能中继电源装置均通过网络连接到所述后台控制主机；
所述末端采样单元用于与终端用电设备并联以实时采集送达终端用电设备处的实际终端电压，所述末端采样单元还将采集到的实际终端电压值信息通过网络实时传送给后台控制主机；
所述后台控制主机适于结合当前接收到的所述实际终端电压值信息按预设规则分别控制每套的智能中继电源装置在各自的安装处对输电线上电力进行升压补偿直至所述实际终端电压达到设定的目标电压值。
2.根据权利要求1所述用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，其特征在于：所述智能中继电源装置包括主控模块和提升补偿单元；
所述提升补偿单元串接到输电线上；
所述主控模块具有用于与所述后台控制主机进行连接的网络通信端口，所述主控模块适于在所述后台控制主机的调控下控制所述提升补偿单元对输电线上的电力进行调压补偿。
3.根据权利要求2所述用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，其特征在于：所述提升补偿单元包括隔离补偿变压器、自耦型变压器、电力电子功率模组和隔离驱动电路；
所述隔离补偿变压器串接到输电线；
所述自耦型变压器用于产生不同种等级的电压；
电力电子功率模组用于控制电力电子功率器件的闭合和关断组合，使得电力电子功率模组输出当时需求的电压值；
隔离驱动电路用于将控制器输出的指令信号隔离放大，直接去驱动电力电子功率模组中的电力电子器件的开关。
4.根据权利要求3所述用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，其特征在于：所述预设规则包括
所述后台控制主机根据当前接收到的实际终端电压值信息、目标电压值信息计算出压差信息；
根据所述压差信息结合当前系统参数计算出每套所述智能中继电源装置分别需要完成的调压指标，并将所述调压指标派分别发给每套所述智能中继电源装置；
所述当前系统参数包括系统中的智能中继电源装置的数量、每套智能中继电源装置的调压功率、输电线阻抗。
5.根据权利要求1所述用于低压远距离传输的智能中继电源中心控制系统，其特征在于：每套所述智能中继电源装置和所述后台控制主机组成星形网络，所述星形网络的中心为所述后台控制主机。
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